indices échographiques de précharge dépendance

Indices échographiques
de précharge dépendance
Xavier Monnet, Jean-Louis Teboul
Service de réanimation médicale, Hôpital de Bicêtre, 78, rue du Général
Leclerc -94 270 Le Kremlin-Bicêtre. Email : [email protected]
Introduction
Prédire la réponse à l’expansion volémique, c’est-à-dire prédire si le remplissage vasculaire va résulter en l’augmentation significative du débit cardiaque
qu’on en espère, est un des problèmes qui se posent le plus fréquemment lors
de la prise en charge des patients présentant une insuffisance circulatoire aiguë.
Il s’agit d’un problème non seulement fréquent mais aussi complexe. D’une part,
de multiples études ont démontré que seulement près de 50 % des patients
hémodynamiquement instables en réanimation ou au bloc opératoire répondent
à l’expansion volémique [1]. D’autre part, les risques d’une administration
liquidienne excessive sont clairement établis [2], notamment chez les patients
souffrant de syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) [3].
Il est désormais bien démontré que les mesures statiques de la précharge
cardiaque ne permettent pas de prédire la réponse à l’expansion volémique avec
fiabilité. En revanche, la réponse au remplissage vasculaire peut être prédite
lorsque l’on met en évidence un état de précharge dépendance cardiaque. Afin
de détecter cet état, de nombreux indices « fonctionnels » ont été mis au point
durant ces dernières années. Dans ce chapitre, nous ferons une mise au point
synthétique sur les indices de précharge-dépendance qui peuvent être recherchés
par l’échographie cardiaque.
1.Concept de précharge-dépendance
Chez un patient présentant une insuffisance circulatoire aiguë, une expansion
volémique est administrée dans le but d’augmenter la précharge cardiaque et,
in fine, le débit cardiaque. Cependant, cette « réponse » hémodynamique au
remplissage vasculaire ne peut survenir que si le débit cardiaque (et le volume
d’éjection systolique) dépend de la précharge. Or, la précharge dépendance n’est
pas constante. Ceci s’explique par le fait que la relation de Frank-Starling qui relie
physiologiquement le volume d’éjection systolique à la précharge cardiaque n’est
pas linéaire (Figure 1). Dans sa partie initiale, dite de « précharge-dépendance »,
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la pente de la courbe est raide. Dans ces conditions, l’augmentation de précharge
induite par l’expansion volémique entraîne une augmentation significative du
volume d’éjection systolique. En revanche, dans les conditions décrites par la
portion terminale et plate de la courbe, dite de « précharge-indépendance »,
l’augmentation de précharge qui résulte de l’expansion volémique n’augmente
pas le débit cardiaque de façon significative. La fonction ventriculaire influence
également la réponse au remplissage vasculaire. En effet, c’est lorsque la fonction
ventriculaire est conservée que la portion initiale de la courbe de Frank-Starling
a la pente la plus raide et que la précharge-dépendance est la plus forte (Figure
1). La relation de Frank-Starling s’applique aussi bien au ventricule gauche qu’au
ventricule droit. Ainsi, pour qu’une expansion volémique induise une augmentation significative du volume d’éjection systolique ventriculaire gauche, il faut que
les deux ventricules fonctionnent en état de précharge dépendance.
Figure 1 : relation de Frank-Starling. L’expansion volémique n’entraîne une
réponse positive à l’expansion volémique que si le cœur fonctionne sur la portion
ascendante de la courbe de Frank-Starling (zone de précharge dépendance).
2. Indices permettant de détecter la préchargedépendance
Dès lors que l’expansion volémique n’entraîne pas constamment une
augmentation significative du débit cardiaque et puisqu’elle est susceptible
d’induire des effets délétères, elle ne doit être entreprise que lorsque certains
critères permettent d’en prédire l’efficacité.
2.1.Contexte de survenue de l’insuffisance circulatoire
Afin de prédire si l’expansion volémique va entraîner l’augmentation du
débit cardiaque qu’on en attend, le premier critère à prendre en compte est le
contexte de survenue de la défaillance circulatoire. Par exemple, la réponse à
l’expansion volémique est certaine s’il existe une perte liquidienne ou sanguine
patente. De même, à la phase toute initiale d’un choc septique, la vasodilatation
artérielle et veineuse est responsable d’une hypovolémie certaine et il est
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inutile de rechercher les critères de précharge-dépendance avant d’administrer
l’expansion volémique.
En revanche, lorsque la cause de l’état de choc est moins évidente et
lorsque la réanimation initiale a déjà été menée durant plusieurs heures, l’état
de précharge-dépendance cardiaque ne peut être prédit de façon simple. La
décision d’effectuer un remplissage vasculaire doit alors être fondée sur des
critères hémodynamiques qui prédisent son efficacité [4]. Ces critères sont de
deux types: statiques, fondés sur la simple mesure de la précharge cardiaque,
et dynamiques, fondés sur des tests physiologiques observant les effets d’une
variation de précharge. Nous détaillerons ceux de ces critères qui peuvent être
recherchés par l’échocardiographie.
2.2.Indices échographiques statiques de précharge cardiaque
Il est aujourd’hui clairement démontré par un grand nombre d’études qu’aucun indice statique de la précharge cardiaque ne peut prédire correctement la
réponse du volume d’éjection systolique à une expansion volémique [5]. Pour ce
qui concerne les indices de précharge mesurés par l’échocardiographie [6], citons
le volume télé-diastolique et la surface télé-diastolique du ventricule gauche, le
rapport des ondes E et A du flux mitral (E/A), le rapport de l’onde E du flux mitral
sur l’onde Ea de l’anneau mitral mesurée par Doppler tissulaire (E/Ea), le rapport
entre l’onde E du flux mitral et la vitesse de progression du flux de remplissage
ventriculaire gauche (E/Vp). Même si ces indices échographiques, tels les rapports
E/Ea et E/Vp [7], fournissent une estimation correcte de la précharge cardiaque
gauche, ils ne permettent pas d’apprécier la précharge dépendance.
Ceci s’explique par l’analyse de la relation de Frank-Starling (Figure 1) et
par le fait que la pente de la courbe est influencée de la fonction ventriculaire.
Ainsi, une valeur donnée de précharge peut être associée aussi bien à une
précharge-dépendance en cas de fonction systolique normale (portion initiale et
ascendante de la relation de Frank-Starling) qu’à une précharge-indépendance
en cas de fonction cardiaque abaissée (portion distale et plate de la relation).
Dès lors, seules des valeurs très basses des indices de précharge (par exemple
une surface télé-diastolique ventriculaire gauche inférieure à 5 cm2.m-2) peuvent
prédire la réponse à l’expansion volémique [4]. Il faut noter de ce point de vue
que les indices échographiques de précharge ne diffèrent pas des autres indices
statiques de précharge cardiaque, tels la pression veineuse centrale [8], la pression artérielle pulmonaire d’occlusion [9], le temps d’éjection ventriculaire mesuré
par le Doppler œsophagien [10, 11] ou le volume télédiastolique global mesuré
par thermodilution transpulmonaire [12] : aucun de ces indices de précharge ne
permet une détection fiable de la précharge-dépendance.
2.3.Variabilité respiratoire du volume d’éjection systolique
Considérant la limite des marqueurs statiques de la précharge cardiaque,
d’autres indices ont été développés pour la prédiction de réponse à l’expansion
volémique. Ces indices permettent une approche fonctionnelle de la relation de
Frank-Starling (13).
2.3.1. Principe physiologique
Les premiers indices fonctionnels de précharge-dépendance qui ont été
développés reposent sur les effets que la ventilation mécanique exerce sur la
précharge cardiaque [13]. Lors de la ventilation en pression positive, chaque cycle
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respiratoire induit des variations du retour veineux systémique, c’est-à-dire de
la précharge du ventricule droit, qui résultent en des variations plus marquées
du volume d’éjection systolique de ce ventricule s’il fonctionne sur la portion
initiale ascendante plutôt que sur le plateau de la courbe de Frank-Starling [13].
Le volume sanguin éjecté par le ventricule droit à chaque systole étant le volume
de sang qui remplit le ventricule gauche - avec un décalage de phase de 2 à 4
battements cardiaques en raison du temps de transit sanguin pulmonaire - la
variation cyclique de précharge ventriculaire gauche qui en résulte n’induira à
son tour une variation cyclique du volume d’éjection systolique gauche que si
le ventricule gauche a également une réserve de précharge. Ainsi, la ventilation
mécanique devrait induire d’amples variations du volume d’éjection systolique
gauche en cas de réserve de précharge biventriculaire. En revanche, si un des
deux ventricules n’a plus de réserve de précharge, les variations cycliques du
volume d’éjection devraient être de faible amplitude [13].
2.3.2.Application à l’échographie cardiaque
L’échographie cardiaque permet d’estimer le volume d’éjection systolique
du ventricule gauche en analysant son flux éjectionnel. En échographie transthoracique comme transœsophagienne, lorsque la fenêtre d’échantillonnage
de Doppler pulsé est placée dans la chambre de chasse du ventricule gauche,
on mesure la vitesse des globules rouges lors de chaque systole. L’intégrale de
ce signal en fonction du temps (intégrale temps-vitesse, ITV) reflète le volume
d’éjection systolique.
Cette mesure se fait battement par battement, ce qui permet d’apprécier les
effets cycliques de la ventilation mécanique sur le volume d’éjection systolique.
La variabilité du volume d’éjection systolique d’un battement à l’autre peut être
appréciée simplement en mesurant les variations du pic de vélocité aortique
(plutôt que l’ITV elle-même). Ainsi, dans une population de patients de réanimation présentant une insuffisance circulatoire aiguë, Feissel et al. ont montré
que lorsque la variabilité du pic de vélocité du flux sous-aortique, mesuré par
échographie transœsophagienne, était supérieure à 12 %, la réponse du débit
cardiaque à une expansion volémique pouvait être prédite avec une sensibilité
de 100 % et spécificité de 83 % [14].
2.3.3. Limites d’utilisation
La première limite à l’utilisation de la variabilité respiratoire de la vélocité
sous-aortique tient aux difficultés inhérentes à la technique échographique. En
particulier, il est parfois difficile de maintenir la fenêtre d’échantillonnage Doppler
dans la chambre de chasse sous-aortique pendant les mouvements respiratoires,
surtout par voie transthoracique. Le risque est alors d’attribuer les variations
respiratoires du flux sous-aortique aux effets hémodynamiques de la ventilation
alors qu’elles sont simplement dues au fait que le faisceau d’ultrasons s’éloigne
cycliquement du flux sous-aortique.
Par ailleurs, cette méthode partage les limites de tous les indices reposant
sur la variabilité respiratoire du volume d’éjection systolique. Elle ne peut être
utilisée en cas d’arythmie cardiaque, de ventilation spontanée ou même de
déclenchement spontané du ventilateur par le patient sous ventilation mécanique.
En effet, dans ces cas, les variations du volume d’éjection systolique reflètent
principalement les irrégularités du cycle cardiaque ou du cycle respiratoire et
la variabilité respiratoire des signaux reflétant le volume d’éjection systolique,
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y compris celle de la vélocité sous-aortique, ne peut plus prédire la réponse à
l’expansion volémique [15, 16].
Par ailleurs, lorsque le volume courant est faible et/ou lorsque la compliance
thoraco-pulmonaire est basse, comme c’est le cas lors du SDRA, les variations
de la précharge cardiaque droite induites par la ventilation mécanique pourraient
être trop faibles pour générer des variations significatives du volume d’éjection
systolique, même en cas de précharge-dépendance [17, 18].
Enfin, lorsque le thorax et/ou le péricarde sont ouverts, il faut considérer que
les indices de variabilité respiratoire ne sont pas valides pour prédire la réponse à
l’expansion volémique, même si des résultats contradictoires ont été rapportés
dans la littérature [19-21].
2.4.Variabilité respiratoire du diamètre des veines caves
2.4.1. Principe physiologique
L’utilisation de la variabilité respiratoire des veines caves pour prédire la
réponse à l’expansion volémique repose sur le principe que le diamètre des veines
caves, dépend de la pression intramurale du vaisseau (qui dépend du volume
sanguin circulant) et de la pression extramurale (pression intra-abdominale pour
la veine cave inférieure, pression intra-thoracique pour la veine cave supérieure).
Une variabilité respiratoire importante du diamètre des veines caves témoigne
d’un retentissement important de la ventilation sur le retour veineux systémique
et pourrait laisser supposer une précharge dépendance significative [22].
2.4.2.Variation respiratoire de la veine cave inférieure
Les variations du diamètre de la veine cave inférieure sont facilement mesurables en échographie transthoracique. Par la voie sous-costale, le vaisseau est
repéré par l’échographie bidimensionnelle dans son trajet rétro-hépatique, en
amont de son abouchement dans l’oreillette droite. Le mode temps-mouvement
(TM) permet une mesure précise du diamètre de la veine cave inférieure au cours
du temps et rend facile le calcul de sa variabilité respiratoire (Figure 2). Deux
études concordantes ont démontré que, chez des patients ventilés mécaniquement, les variations respiratoires du diamètre de la veine cave inférieure étaient
plus amples chez les patients répondeurs que chez les patients non répondeurs
à l’expansion volémique [23, 24]. Si le diamètre de la veine variait de façon
marquée avec la ventilation mécanique, la réponse à l’expansion volémique peut
être prédite avec une bonne fiabilité [23, 24].
2.4.3.Variations respiratoires de la veine cave supérieure
Pour ce qui concerne la veine cave supérieure, la valeur diagnostique de
sa variabilité respiratoire a été rapportée dans une étude menée chez des
patients sous ventilation mécanique et présentant une insuffisance circulatoire
aiguë [25]. Les auteurs ont montré que la réponse à l’expansion volémique
(définie par une augmentation du débit cardiaque supérieure à 11 % en réponse
à l’administration de 10 ml.kg-1 d’hydroxyéthylamidon) était plus probable lorsque
l’index de collapsibilité de la veine cave supérieure mesurée par échographie
transœsophagienne [(diamètre maximal – diamètre minimal)/diamètre maximal]
était supérieur à 36 % [25]. Il est important de noter que la variabilité respiratoire
de la veine cave supérieure semblait dans cette étude obéir à la « loi du tout ou
rien », c’est-à-dire que, chez les répondeurs à l’expansion volémique, la veine
présentait un collapsus complet ou quasi complet à l’insufflation alors que chez
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les non répondeurs, le diamètre de la veine cave supérieure n’était que peu ou
pas affecté par la ventilation mécanique.
Figure 2 : variabilité respiratoire de la veine cave inférieure. Chez les patients
présentant un état de précharge-dépendance, la ventilation mécanique induit
des variations respiratoires du diamètre de la veine cave inférieure qui peuvent
être quantifiées en mode temps-mouvement.
2.4.3.Limites d’utilisation
Chez certains patients de réanimation présentant une faible échogénicité,
la fenêtre sous-costale par laquelle on mesure la variabilité respiratoire de la
veine cave inférieure est difficilement explorable. Quant à la variabilité respiratoire de la veine cave supérieure, elle ne peut être recherchée que par voie
transœsophagienne [25] et sa mesure nécessite un certain degré d’expertise en
échocardiographie. Ceci limite son utilisation et, à tout le moins, rend difficile le
monitorage répété de la précharge dépendance par cette méthode.
À l’inverse de la variabilité respiratoire de la vélocité sous-aortique, la
variabilité respiratoire du diamètre des veines caves a l’avantage de pouvoir
être utilisée chez les patients présentant une arythmie cardiaque. En revanche,
comme la variabilité du flux sous-aortique, elle est invalide en cas de ventilation
spontanée puisque, dans ce cas, l’irrégularité des variations respiratoires de la
pression intrathoracique influence la variabilité du diamètre des veines caves.
L’influence du volume courant (et de la compliance thoraco-pulmonaire) sur
la fiabilité diagnostique des variations de diamètre des veines caves chez les
patients atteints de SDRA n’a pas été testée. Enfin, on peut supposer que
l’existence d’une hyperpression intra-abdominale invalide la détection de la
précharge dépendance par la variabilité du diamètre de la veine cave inférieure,
même si ceci n’a pas été formellement établi [22].
2.5.Test de lever de jambes passif
2.5.1. Principe physiologique
Dans les cas où les indices de variabilité respiratoire ne sont pas utilisables,
une alternative est représentée par le test de lever de jambes passif. L’élévation
des membres inférieurs par rapport à la position horizontale entraîne le transfert
d’un certain volume de sang veineux vers le thorax. La manœuvre posturale induit
une augmentation significative de la précharge cardiaque droite et gauche [26] qui
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peut être utilisée pour tester la réserve de précharge [15]. De façon intéressante,
l’augmentation de précharge cardiaque induite par le test ne dépend ni du rythme
cardiaque, ni des variations de pression intrathoracique, de sorte que le lever
de jambes passif pourrait constituer une alternative aux indices fondés sur la
variabilité respiratoire dans les circonstances où ceux-ci ne peuvent être utilisés.
2.5.2.Utilisation clinique
Plusieurs études ont en effet démontré qu’une augmentation significative du
débit cardiaque lors du test de lever de jambes permet de prédire la réponse à
l’expansion volémique avec une bonne fiabilité diagnostique, y compris chez des
patients présentant une arythmie cardiaque, une ventilation spontanée ou atteints
de SDRA [12, 15, 27-32]. L’ensemble de ces études a récemment fait l’objet
d’une méta-analyse qui confirme la robustesse de ce test diagnostique [33].
Parmi ces travaux, plusieurs ont mesuré les effets du test de lever de
jambes passif sur l’ITV sous aortique mesuré par l’échographie cardiaque. Une
augmentation de l’ITV sous-aortique (c’est-à-dire du volume d’éjection systolique)
de plus de 10 % à 15 % lors du test permet de prédire la réponse à l’expansion
volémique avec une bonne fiabilité [29-32] (Figure 3). De façon intéressante, une
étude récente a montré que les effets du test peuvent également être appréciés
sur le pic de vélocité artérielle fémorale, considéré ainsi comme un reflet fiable
du volume d’éjection systolique [30]. Si ces résultats sont confirmés par d’autres
études, cette technique aurait l’avantage de permettre une appréciation du test
de LJP par une mesure échographique facile à réaliser.
La méthode selon laquelle le test de lever de jambes passif est réalisé est
importante à considérer [34]. Il est préférable de réaliser le test de lever de
jambes passif en partant de la position semi-assise (avec le tronc incliné à 45°)
plutôt que de la position allongée (avec le torse en position horizontale). En effet
de cette façon, la manœuvre de lever de jambes passif permet la mobilisation du
volume veineux abdominal, en plus du sang veineux contenu dans les membres
inférieurs. Ceci accroît notablement les effets du test sur la précharge cardiaque
et accroît très significativement sa sensibilité [35]. Cette technique est la seule
qui puisse assurer que le lever de jambes passif entraine une augmentation
suffisante de la précharge cardiaque [36].
Figure 3 : test du lever de jambes passif. Lorsque le test de lever de jambes
passif induit une augmentation de l’intégrale temps-vitesse (ITV) de plus de 10
à 15 %, on peut prédire une réponse positive à l’expansion volémique avec une
bonne fiabilité.
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2.5.3.Limites d’utilisation
Lorsque c’est l’échographie transthoracique qui est utilisée pour le test
de lever de jambes passif, la réalisation pratique du test est parfois gênée par
la difficulté à maintenir la sonde immobile par rapport au thorax pendant la
manœuvre posturale. Par ailleurs, il est raisonnable de ne pas utiliser le test de
lever de jambes passif chez les patients souffrant d’hypertension intracrânienne.
Enfin, ce test ne peut souvent pas être utilisé au bloc opératoire, tout au moins
pendant la phase interventionnelle [34].
Conclusion
Au cours des dernières années, plusieurs tests ont été développés afin de
détecter un état de précharge-dépendance cardiaque pour guider le processus décisionnel concernant l’expansion volémique. Ces tests permettent de
n’administrer une expansion volémique que dans les cas où l’on peut raisonnablement espérer qu’elle va entraîner une augmentation significative du débit
cardiaque et d’éviter une surcharge volumique délétère. Plusieurs de ces tests
de précharge-dépendance peuvent être effectués avec l’aide de l’échographie
cardiaque. Celle-ci permet notamment d’apprécier la variabilité respiratoire de la
vélocité du flux sous–aortique et celle du diamètre des veines caves inférieure
et supérieure. L’échocardiographie permet également de rechercher un état de
précharge-dépendance en mesurant de façon non invasive les effets d’un test de
lever de jambes passif. Cet outil a donc sa place dans cette étape importante de
l’évaluation hémodynamique des patients en réanimation et au bloc opératoire,
en particulier lorsque les techniques de monitoring hémodynamique continu ne
sont pas utilisées ou lorsqu’elles ne sont pas encore en place.
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